本書圍繞調控典型城鎮有機廢物的生物轉化過程，以制備不同類型的高值化學品為目標，通過構建相應的功能微生物菌群，建立混合微生物的代謝調控方法，揭示有機廢物高值生物轉化的調控原理，為城鎮有機廢物高值生物轉化提供理論與技術指導，助推我國“無廢城市”建設及“碳中和”目標的實現。
主持了國家重點研發計劃、國家杰出青年科學基金、國家863計劃、國家水污染控制與治理重大專項、國家萬人計劃等項目。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 城鎮有機廢物的產量及環境風險 1
1.1.1 城鎮有機廢物的產量及類別 1
1.1.2 城鎮有機廢物的環境風險 2
1.2 城鎮有機廢物的處理處置相關政策及發展現狀 3
1.2.1 城鎮有機廢物的相關政策法規 3
1.2.2 城鎮有機廢物處理處置發展現狀 4
第2章 城鎮有機廢物轉化為乙酸的調控方法與原理 8
2.1 pH調控城鎮有機廢物發酵產酸 8
2.1.1 pH對城鎮有機廢物厭氧發酵產酸的影響 8
2.1.2 厭氧發酵系統的氨氮和正磷酸鹽釋放與碳平衡 10
2.1.3 堿性pH促進城鎮有機廢物厭氧發酵產酸動力學特征 11
2.1.4 堿性pH促進城鎮有機廢物厭氧發酵產酸機理 21
2.1.5 含乙酸發酵液的分離 25
2.2 表面活性劑調控城鎮有機廢物發酵產酸 37
2.2.1 表面活性劑對城鎮有機廢物厭氧發酵產酸影響 37
2.2.2 表面活性劑作用下厭氧發酵系統的氮和磷釋放與碳平衡 40
2.2.3 表面活性劑促進城鎮有機廢物厭氧產酸動力學特征 41
2.2.4 表面活性劑促進城鎮有機廢物厭氧發酵產酸機理 47
2.3 腐殖酸調控城鎮有機廢物發酵產酸 57
2.3.1 腐殖酸對城鎮有機廢物厭氧發酵產酸影響 57
2.3.2 腐殖酸促進城鎮有機廢物發酵產酸機理 69
第3章 城鎮有機廢物轉化為丙酸的調控方法與原理 80
3.1 城鎮有機廢物室溫發酵產丙酸 80
3.1.1 室溫發酵產丙酸的方法 80
3.1.2 室溫發酵產丙酸影響因素研究 81
3.1.3 室溫發酵產丙酸關鍵因素優化 87
3.1.4 城鎮有機廢物發酵產丙酸的第一階段過程分析 96
3.2 城鎮有機廢物中溫發酵產丙酸 104
3.2.1 溫度影響城鎮有機廢物發酵產丙酸規律 104
3.2.2 溫度影響城鎮有機廢物發酵的機制 105
3.2.3 短時熱預處理促進中溫發酵產丙酸的方法 109
3.2.4 熱預處理促進中溫發酵產丙酸的機理 110
3.3 基于Ca(OH)2調控的城鎮有機廢物中溫發酵產丙酸 111
3.3.1 發酵混合液固液分離的方法 112
3.3.2 分離后的上清液產丙酸的方法 113
第4章 城鎮有機廢物轉化為乳酸的調控方法與原理 118
4.1 pH與溫度調控城鎮有機廢物發酵產乳酸 118
4.1.1 影響城鎮有機廢物發酵產乳酸因素 118
4.1.2 城鎮有機廢物定向發酵產乳酸的代謝過程分析 125
4.2 陰極電發酵調控城鎮有機廢物發酵產乳酸 130
4.2.1 陰極電壓影響城鎮有機廢物產乳酸效能 130
4.2.2 陰極電發酵調控城鎮有機廢物產乳酸代謝過程分析 131
4.3 零價鐵調控城鎮有機廢物發酵產乳酸 133
4.3.1 零價鐵影響城鎮有機廢物產乳酸的因素 133
4.3.2 零價鐵調控城鎮有機廢物發酵產乳酸的過程分析 135
4.4 發酵方式調控城鎮有機廢物發酵產乳酸 137
4.4.1 發酵方式對產乳酸的影響 137
4.4.2 氮素強化循環批式發酵積累乳酸 142
第5章 城鎮有機廢物轉化為PHA的調控方法與原理 149
5.1 活性污泥微生物合成PHA方法選擇 150
5.1.1 合成PHA的活性污泥馴化 150
5.1.2 合成PHA污泥的篩選 153
5.1.3 好氧活性污泥合成PHA的主要影響因素 155
5.2 好氧活性污泥利用城鎮有機廢物發酵液合成PHA的工藝條件 157
5.2.1 兩種好氧活性污泥工藝合成PHA的比較 157
5.2.2 AFD工藝合成PHA的參數優化 159
5.2.3 最佳條件下的PHA合成及其理化性質 163
5.3 發酵液主要有機組分在PHA合成中的作用及微生物解析 164
5.3.1 發酵液主要有機組分對PHA合成影響 164
5.3.2 PHA合成微生物的系統發育分析 166
第6章 城鎮有機廢物高效轉化為氫氣的調控方法與原理 168
6.1 基于pH調控城鎮有機廢物厭氧暗發酵產氫 168
6.1.1 城鎮有機廢物的熱預處理 168
6.1.2 城鎮有機廢物在不同初始pH厭氧發酵產氫 170
6.1.3 城鎮有機廢物在不同恒定pH厭氧發酵產氫 177
6.1.4 pH調控城鎮有機廢物厭氧暗發酵產氫的微生物機制 183
6.2 基于碳氮比和pH調控城鎮有機廢物厭氧暗發酵產氫 185
6.2.1 碳氮比及pH聯合作用的影響 186
6.2.2 碳氮比及pH聯合調控促進厭氧暗發酵產氫的原理 189
6.3 光合細菌利用發酵液光合產氫 191
6.3.1 光合細菌利用暗發酵產氫后發酵液光合產氫 191
6.3.2 光合細菌利用調節C/N暗發酵產氫后發酵液光合產氫 205
6.3.3 城鎮有機廢物兩階段（暗/光合）發酵產氫 208
第7章 城鎮有機廢物高效轉化為甲烷的調控方法與原理 210
7.1 堿性發酵預處理提高城鎮有機廢物間歇產甲烷 210
7.1.1 不同預處理對產甲烷的影響 212
7.1.2 污泥堿性發酵大幅度促進產甲烷的原理 213
7.1.3 污泥堿性發酵及產甲烷過程的H2S產生與藥劑用量 219
7.2 堿性發酵預處理提高城鎮有機廢物半連續產甲烷 221
7.2.1 不同負荷下的產甲烷效率 221
7.2.2 最佳產甲烷條件下的微生物學特性 221
7.3 堿性發酵預處理提高城鎮有機廢物連續產甲烷 223
7.3.1 不同厭氧反應器的甲烷產量比較 225
7.3.2 EGSB反應器高效連續產甲烷的原理 226
7.4 L-半胱氨酸促進城鎮有機廢物轉化為甲烷 229
7.4.1 氨基酸及其構型對產甲烷的影響 229
7.4.2 L-半胱氨酸促進城鎮有機廢物轉化為甲烷的工藝條件 247
7.4.3 L-半胱氨酸促進城鎮有機廢物轉化為甲烷的原理 252
第8章 新污染物對城鎮有機廢物高值生物轉化的影響與機理 258
8.1 PAHs對城鎮有機廢物厭氧發酵產酸的影響及其作用機理 258
8.1.1 PAHs對污泥厭氧發酵產酸效果的影響 259
8.1.2 PAHs促進污泥厭氧發酵產酸的機制 262
8.2 功能納米顆粒對城鎮有機廢物發酵產酸的影響與機制 266
8.2.1 功能納米顆粒對污泥理化性質的影響 267
8.2.2 功能納米顆粒對污泥厭氧發酵產酸效果的影響 271
8.2.3 功能納米顆粒影響污泥厭氧發酵產酸的機制 273
8.3 功能納米顆粒對城鎮有機廢物厭氧消化的影響與機制 279
8.3.1 功能納米顆粒對污泥產甲烷的長期影響 279
8.3.2 功能納米顆粒影響污泥產甲烷的機制 280
8.4 功能納米顆粒對城鎮有機廢物厭氧消化過程ARGs演變影響及機理 283
8.4.1 功能納米顆粒對厭氧消化過程中目標ARGs演變的影響 284
8.4.2 功能納米顆粒影響厭氧消化過程目標ARGs演變的機制 287
參考文獻 301
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